Массовая доля вещества в растворе как способ выражения состава раствора

Массовая доля вещества в растворе как способ выражения состава раствора

Утро большинства людей начинает с чашечки чая или кофе. В чай и кофе они кладут определённое количество сахара. Содержание растворённого вещества в растворе в химии называют «концентрацией».

Интересно, что самое большое количество сахара среди овощей и фруктов содержат финики: на 100 грамм продукта приходится 33,68 грамма белого вещества. Следом, со значительной разницей, идёт экзотический джекфрут – 9,48 грамм, на третьем месте находится виноград «кишмиш» с 7,2 грамма сахара.

Для выражения концентрации часто используют массовую долю вещества в растворе.

Масса раствора складывается из масс растворителя и растворённого вещества: m (р-ра) = m (р-ля) + m (раств. в-ва)

Массовая доля вещества в растворе равна отношению массы растворённого вещества к массе всего раствора:

Часто понятие «раствор» мы связываем, прежде всего, с водой, с водными растворами. Есть и другие растворы, например, спиртовые растворы йода, одеколона, лекарственные настойки.

Много воды содержится в огурцах, арбузе; медузы содержат приблизительно 98 % воды, в хлебе – около 40 % воды, а в молоке – около 75 %.

Выражение нахождения массовой доли очень похоже на объёмную долю, потому что любая доля – это и есть отношение части к целому. Массовая доля вещества обозначается буквой ω и в сумме равна 1 или 100 %.

 Массовая доля вещества в процентах численно равна массе растворённого вещества в 100 г раствора. Например, 100 г 5%-го раствора соли означает, что в 100 г раствора содержится 5 г соли.

Раствор чаще состоит из двух компонентов: растворённого вещества и растворителя. В жидких растворах растворителем, как правило, является вода. Растворённым веществом может быть твёрдое вещество, жидкое и газообразное.

Если в растворе массовая доля растворённого вещества будет равна 10 %, или 0,1, то массовая доля растворителя – 90 %, или 0,9.

Решим несколько задач.

1.       Вычислим массовую долю (%) сахара в растворе, в котором 250 г воды и 50 г сахара.

Из условия задачи известна масса сахара – растворённого вещества – 50 г и масса воды – растворителя – 250 г. Вычислить нужно массовую долю сахара. Массовую долю сахара следует находить по отношению массы растворённого вещества к массе раствора:

Масса раствора складывается из массы сахара и массы воды, то есть 300 г.

Найдём массовую долю сахара в растворе. Для этого 50 грамм разделим на 300, получается приблизительно 0,167, или 16,7 %.

Перед посадкой семена томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого раствора можно приготовить из 0,15 г марганцовки?

В условии задачи нам даны массовая доля марганцовки и масса марганцовки. Найти нужно массу раствора. Зная массу растворённого вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу раствора. Для этого нужно массу марганцовки разделить на массовую долю, то есть 0,15 г разделить на 0,01.

2. В медицине широко применяют так называемый физиологический раствор, который представляет собой раствор поваренной соли с массовой долей растворённого вещества 0,9 %. Рассчитаем массу соли и воды, которые необходимо взять для приготовления 1200 г физиологического раствора.

В условии задачи нам дана массовая доля растворённого вещества – соли – 0,9 %, или 0,009, масса раствора – 1200 г. Рассчитать нужно массу соли и воды. Для того, чтобы определить массу соли, которую нужно взять для приготовления 1200 г физиологического раствора, следует массу раствора умножить на массовую долю соли.

Определим массу воды, которую необходимо взять для приготовления раствора. Для этого из массы раствора следует вычесть массу соли.

3. Решим ещё одну задачу. Из 250 г 5 %-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдём массовую долю соды в полученном растворе.

В условии задачи нам даны масса раствора и массовая доля растворённого вещества в исходном растворе. А также масса воды, которую выпарили. Сначала найдём массу питьевой соды, которая была в исходном растворе, для этого массу раствора следует умножить на массовую долю, то есть 250 умножаем на 0,05, получается 12,5 г.

При выпаривании воды масса растворённого вещества не изменяется, только уменьшается масса раствора. То есть масса конечного раствора будет равна 170 г.

Найдём массовую долю питьевой соды в полученном растворе. Для этого массу вещества разделим на массу полученного раствора, то есть 12,5 г делим на 170, получаем приблизительно 0,074, или 7,4 %.

4. Решим более сложную задачу.

Какую массу молока 10%-й жирности и пломбира 30%-й жирности необходимо взять для приготовления 100 г 20%-го новогоднего коктейля?

В условии задачи нам даны массовая доля жира в молоке и массовая доля жира в пломбире, а также масса коктейля и массовая доля жира в нём. Так как масса конечного раствора (а в нашем случае – это масса коктейля) равна 100 г, пусть масса молока равна х г, а масса пломбира – (100 – х) г, масса жира в молоке будет равна 0,1х г, а масса жира в пломбире – 0,3 · (100 – х) г. Чтобы найти массу жира в коктейле, нужно массу коктейля умножить на массовую долю жира в нём, значит, 100 умножаем на 0,2, получается 20.

Составляем следующее выражение, то есть складываем массы жира в молоке и пломбире. При этом получится суммарная масса жира в коктейле. То есть, решая уравнение, получается х, равный 50.

То есть х – это и есть масса молока, а массу пломбира найдём по разности масс коктейля и молока — также получается 50 г.